MX2011003668A - Dispositivo y metodo para purificacion de agua. - Google Patents

Abstract

Un sistema de purificación de agua para agua salobre o contaminada de otro modo. El sistema emplea una o una pluralidad de estructuras similares a torres formadas de una pluralidad de calentadores individuales modulares embragados. La eficiencia incrementada de energía se obtiene utilizando calor ascendente desde los calentadores situados en la parte inferior en una comunicación con los calentadores modulares situados en la parte superior, a través de un canal que rodea el exterior de los calentadores modulares apilados. Mediante esto, el agua entrante se somete a un proceso de súper calentamiento para volverla potable y recolectarla a la salida en la parte superior de los calentadores modulares apilados.

Description

DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA PURIFICACIÓN DE AGUA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta solicitud reivindica prioridad para la Solicitud Provisional de Patente Australiana Número 2009901343 presentada en Abril 1 de 2009 y respectivamente incorporada en la presente en su totalidad mediante la referencia .

La presente invención se refiere a la purificación de agua. Más específicamente, el dispositivo descrito en la presente se refiere a un dispositivo y método de fácil empleo para la purificación de agua a través de calor y destilación, el cual generalmente es de construcción modular e incrementa su eficiencia a través del uso de calentadores modulares apilados, permitiendo que cada calentador se eleve secuencialmente sobre el anterior, para incrementar su eficiencia mediante la comunicación de calor de los calentadores de abajo a través de la provisión de un sistema único de chimeneas. 2. Técnica Anterior Como se establece apropiadamente por la World Health Organization (Organización Mundial de la Salud) , el agua limpia es un derecho humano básico sin la cual las sociedades se deterioran y mueren. Adicionalmente se anotó el hecho de que más de mil millones de personas no tienen un suministro confiable de agua dulce para beber y para su higiene. A medida que aumente la población, el mundo continuará confrontando una reducción cada vez más critica de agua limpia para los habitantes del mundo en aumento. Esta reducción es particularmente aguda en países del tercer mundo tales como en África y Asia.

Es de hacerse notar, que con la creciente falta de agua dulce disponible para la población, existe una continuamente incrementada cantidad de agua contaminada presente que pudiera convertirse en agua dulce. Tal contaminación se ocasiona generalmente por el derrame natural y agrícola y por el empleo de agua dulce en sistemas de aguas de drenaje. Una fuente potencial de agua dulce adicionalmente disponible, en países con costa, es la abundancia de agua salada que puede tratarse para volverla potable .

Adicionalmente, a medida que continúa aumentando la población mundial, la demanda no cumplida de agua dulce será incrementadamente severa, especialmente en regiones áridas y semiáridas que pueden afectarse por el cambio climático. Como se anotó anteriormente, el agua salada, el agua salobre, el agua de drenaje contaminada y otras aguas que contienen sólidos y contaminantes son fuentes potenciales disponibles de agua dulce. Existen numerosas de tales tecnologías para la conversión de estas fuentes potenciales subutilizadas de agua dulce. Tales sistemas convencionales emplean diversas tecnologías tales como osmosis inversa, evaporación y compresión por vapor. Sin embargo, estos métodos convencionales de la técnica anterior de desalinización de agua salada y/o de purificación de aguas salobres y aguas de drenaje contaminadas no se encuentran bien adaptados para emplearse en países que carecen de una población tecnológicamente educada así como de la energía requerida para operar los dispositivos de purificación.

En una purificación convencional que utiliza un procesos de destilación, o filtración a través de osmosis inversa, existe un factor particularmente limitante para los países más pobres debido a los altos costos de operación asociados con el calentamiento del agua para producir vapor, o con la operación de bombas para producir presiones para el uso de filtros en la osmosis inversa.

A fin de eliminar los patógenos encontrados en aguas contaminadas, tales como aguas de drenaje o igualmente contaminadas, se requiere el calentamiento del agua a una temperatura de al menos 171 grados centígrados.

Esta temperatura debe alcanzarse y mantenerse a fin de transformar las aguas contaminadas y de drenaje ampliamente encontradas en países del tercer mundo a fin de volverlas agua potable eliminando todos los patógenos en la mism .

La osmosis inversa, por otra parte, no funcionará a las altas temperaturas requeridas para eliminar patógenos y opera a temperaturas ambiente. Como tales, las unidades de procesamiento de osmosis inversa generalmente no proporcionarán una garantía de que el proceso de filtración haya liberado al agua de patógenos potencialmente peligrosos. Como consecuencia, la osmosis inversa difícilmente se prepara para producir agua potable embotellada a partir de aguas de drenaje contaminadas que abundan en la mayoría de los países.

Debido a los altos requerimientos de energía de estos sistemas y con el siempre en aumento costo de los precios de la energía, el costo se convierte en un factor clave en la producción de agua potable y en un factor severamente limitante en países pobres incapaces de tener los medios para producir la energía para el calentamiento o el bombeo de los sistemas de purificación de agua.

Otro modo de purificación utilizado ha sido la exposición del agua a luz ultravioleta. Sin embargo, la luz UV puede no ser efectiva si el agua que va a tratarse tiene material particulado o sólidos en la misma que protegen a los organismos y por lo tanto no es confiable.

Los sistemas convencionales de osmosis inversa, aunque son muy efectivos con aguas salobres y especialmente con la purificación de agua salada, requieren bombas masivas para crear presiones operacionales para hacer pasar el agua a través de unidades de filtración. Consecuentemente, esta tecnología se emplea generalmente solo en países con la capacidad para garantizar los costos eléctricos operacionales para proporcionar energía eléctrica a las bombas que proporcionan la presión para filtrar el agua.

Adicionalmente , la desalinización del agua salada, a medida que se purifica el agua, la concentración de sal para los componentes corriente abajo y los filtros, ocasiona una severa incrustación de los sistemas de filtración y otros componentes del sistema. El material particulado, cuando se purifican aguas salobres o de drenaje contaminadas de manera similar, debe retirarse del equipo y de los filtros. A través del tiempo, esto da como resultado frecuentes requerimientos de mantenimiento para los sistemas convencionales que requieren el reemplazo de los elementos de filtración en sistemas a presión y de la limpieza de los componentes y conductos en sistemas a base de calor. En áreas del mundo con una población que es tanto no educada como pobre, estos costos operacionales dictados por el elevado mantenimiento prohiben el empleo de la mayoría de tales sistemas.

En consecuencia, existe la continua necesidad de un método y aparato para la purificación y/o desalinización de aguas que sea altamente eficiente, económico de operar y que requiera un mantenimiento poco frecuente. Tal sistema debe ser capaz de producir el vapor súper calentado requerido tanto para la eliminación de patógenos en aguas de drenaje infectadas como para eliminar la sal del agua salada. Tal sistema debe requerir un mantenimiento simplificado hasta el punto en que puedan llevarlo a cabo operadores con educación mínima. Tal sistema debe ser altamente eficiente en su uso de energía durante el procesamiento para que así pueda emplearse en países con bajos ingresos y mínimos recursos energéticos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El dispositivo de purificación y desalinización de aguas tratado y descrito en la presente proporciona una única y novedosa solución a las desventajas anotadas de la técnica anterior. El sistema de purificación de aguas en la presente es adaptable para la producción del agua requerida medíante el empleo de componentes modulares que pueden ensamblarse en torres que se ensamblan en un grupo de torres de las cuales cada una absorbe el agua contaminada o salada y produce agua limpia. Adicionalmente, tomando ventaja de los calentadores únicos y de su apilamiento entre si, con el uso de una anomalía del vapor, el sistema descrito es capaz de producir temperaturas que exceden los 170 grados centígrados que, como se anotó, se requieren para generar vapor súper calentado para el tratamiento de aguas de drenaje, y otras aguas infectadas y saladas, para hacerlas potables. Sin embargo, el vapor se produce a costos muy bajos de energía debido a la configuración apilada única de los calentadores, que calientan las cámaras y la anomalía del vapor.

El dispositivo que permite el método de someter el agua entrante a un proceso de súper calentamiento para hacerla potable, emplea esta pluralidad de calentadores teniendo cada calentador cámaras internas de calentamiento que se proveen con un dispositivo interno refrigerado termostáticamente controlado para controlar la tasa de condensación en dichas cámaras de calentamiento que forman las torres. Cada una de las torres se construye de estos calentadores con cámaras de calentamiento modulares en su configuración apilada que, cuando se ensamblan, proporcionan un efecto de chimenea de flujo ascendente tanto del vapor súper calentado producido, como del calor empleado para crear el vapor en cámaras de calentamiento individuales. El vapor se produce mediante la aspersión de una neblina de agua precalentada hacia las cámaras calentadas, que inicialmente puede ser agua filtrada, para retirar los sólidos más grandes .

El agua se precalienta sustancialmente de 98 a 100 grados centígrados en un termopermutador, una temperatura que creará vapor rápidamente de la fina neblina de agua que se inyecta subsecuentemente en cada cámara precalentada en una neblina cónica proyectada descendentemente diseñada de manera que las moléculas de neblina no hagan contacto con las superficies laterales internas de las cámaras de calentamiento minimizando asi la acumulación de sólidos en las paredes y obviando la necesidad de limpiar frecuentemente dichas paredes.

El vapor en cada cámara de calentamiento apilada, en un grupo secuencialmente apilado de módulos calentadores que forman una torre, se eleva dentro de la cámara de calentamiento formando una porción central de los calentadores y escapa a través de ranuras o aberturas que se comunican a través de la superficie superior de la cámara de calentamiento y hacia una chimenea o cámara circundante colocada entre las paredes laterales de cada cámara de calentamiento y un armazón secundario que forma la pared exterior del calentador y que rodea la pared lateral que define cada cámara de calentamiento individual.

Sobre el exterior de cada una de las paredes laterales que forman la cámara de calentamiento de cada calentador apilado y colocado dentro de la chimenea formada por la cámara circundant5e alrededor de cada una de las cámaras de calentamiento apiladas, se encuentra un elemento eléctrico de calentamiento. Dado que el vapor de las cámaras de calentamiento posicionadas más abajo se eleva siempre a través de la cámara circundante superior en la cual se encuentra colocado el elemento de calentamiento, el vapor proporciona un medio para calentar las paredes laterales de las cámaras de calentamiento colocadas en la parte superior, reduciendo asi la cantidad de electricidad requerida por el elemento eléctrico.

El elemento debe calentar las cámaras de calentamiento individuales en la torre sustancialmente a 120 grados centígrados para permitir cualquier mínima pérdida de calor por la neblina entrante del agua precalentada, y aún permitir que las cámaras de calentamiento alcancen temperaturas suficientes para producir calor por vapor.

Al apilar secuencialmente las cámaras de calentamiento una sobre la otra, preferentemente empleando tres o más calentadores modulares, el efecto de chimenea ocasiona que todo el vapor súper calentado producido por la pluralidad de cámaras de calentamiento de los calentadores, se eleve hacia un colector de vapor colocado en el extremo distal de la torre formada por los calentadores apilados. Para lograr un beneficio adicional proporcionado por una economía de escala de múltiples torres operando al unísono, una pluralidad de torres formadas de calentadores modulares se coloca de manera circular y embragada concurrentemente a un termopermutador centralmente localizado.

El vapor creado por la neblina proyectada descendentemente en cada cámara de calentamiento se dirige para chocar con un dispositivo de enfriamiento termostáticamente controlado que regula la cantidad de vapor requerida para condensar y liberar el calor latente para elevar la temperatura interna de una cámara de calentamiento excediendo los 171 grados centígrados que se sabe que es una temperatura suficiente para destruir todo organismo vivo y retirar todo químico tóxico que pueda estar presente en el agua que se trata.

A medida que se condensa la porción de vapor regulada, ésta irradia calor como energía perdida, cuya experimentación ha demostrado, elevará la temperatura interna en la cámara de calentamiento de cada calentador sustancialmente excediendo los 200 grados centígrados.

Los sensores adaptados para monitorear la temperatura en cada una de las cámaras de calentamiento formadas en cada uno de los calentadores modulares para controlar el calor creado por la condensación anómala, ajustarán la energía eléctrica proporcionada al elemento eléctrico que rodea las paredes laterales de los calentadores dentro de la cámara circundante de la chimenea. La salida de calor del elemento eléctrico se ajustará para mantener la temperatura en cada cámara de calentamiento de cada calentador a un nivel adaptado para convertir la neblina bombeada hacia la cámara en vapor súper calentado. El calor del vapor en elevación se re-captura entonces por las paredes laterales de los calentadores ubicados arriba reduciendo asi en gran medida la energía eléctrica reguerida por el sistema.

Debido a gue las ubicaciones probables del dispositivo en la presente se encuentran en ubicaciones rudas y del tercer mundo, el mantenimiento es una preocupación principal. Debido a gue el agua gue se inyecta a los calentadores contiene sal o partículas fluidizadas, tenderán a formarse residuos en el interior de los calentadores apilados.

El mantenimiento para el retiro de tales residuos se minimiza por la provisión de una placa base removible gue forma el piso o superficie inferior de cada cámara de calentamiento de cada calentador. La placa base también se duplica como la parte superior de cada uno de los calentadores en el apilamiento de cámaras de calentamiento, con excepción del calentador superior en el apilamiento gue se provee con una placa superior fija. Esta placa base se encuentra embragada de manera deslizable a través de una abertura en la pared lateral del calentador gue actúa como un raspador para retirar todo sedimento y residuo en cada placa cuando se desliza desde su embrague con un calentador. Este raspado de la placa puede activarse simultáneamente en todas las cámaras de calentamiento en el apilamiento o funcionar progresivamente ascendentemente desde la cámara de calentamiento inferior. Esta acción mecánica proporciona un medio para raspar los residuos de desecho recolectados en las placas base de todas las cámaras de calentamiento a la vez y permite que los residuos caigan a través de el apilamiento a una tolva o transportador posicionado bajo la cámara de calentamiento inferior listos para su desecho. El retiro de las placas también permitirá un fácil acceso al interior de los calentadores para mantener las superficies y limpiarlas.

Para plantas de desalinización a gran escala y lo similar, el volumen de residuos puede requerir que las placas base se activen secuencialmente, comenzando en la cámara de calentamiento inferior.

Los medios para evitar que se formen residuos en las superficies interiores de la pared lateral que forman la cámara de calentamiento de cada calentador se proporcionan mediante la formación de la neblina de manera que no toque la. pared lateral antes de convertirse en vapor. Todo sólido dentro del liquido que se rocía viajará durante un corto período antes de liberarse a medida que la neblina se convierte en vapor permitiendo que la gravedad dirija los sólidos hacia el fondo del calentador.

Puede emplearse un alojamiento frustocónico que rodea al aspersor de neblina para ayudar a la formación de esa neblina. Consecuentemente, al utilizar esta limitación de proyección de la neblina se proporcionan medios adicionales para asegurar que se forme poco o ningún residuo sobre la superficie interior de la pared lateral que forma cada cámara de calentamiento de cada calentador minimizando asi su mantenimiento.

Adicionalmente, se proporciona un medio para evitar la corrosión del elemento eléctrico de calentamiento mediant5e la ubicación del elemento de calentamiento dentro del pasaje circundante que forma la chimenea. Esto se debe a que el elemento de calentamiento nunca se expone al agua salada o a cualquier partícula del agua contaminada o salobre rociada en la cámara de calentamiento. Por tanto, la posible corrosión del agua salada altamente corrosiva o del material particulado contenido en el agua contaminada, nunca llega al elemento en donde puede actuar para corroerlo.

El calentador inferior en cada uno de los calentadores modulares apilados tendrá lleno el espacio de la cámara circundante con un material aislante tal como fibra de vidrio. Adicionalmente, se proporcionará una tapa para bloquear la abertura superior de la cámara circundante adaptada mediante esto en su diseño para ocasionar que toda el agua creada por condensación, si la planta se apaga por cualquier razón, caiga dentro de la cámara de calentamiento del calentador colocado en la parte inferior en la torre en donde pueda ya sea dejarse escapar a través de la placa base, o solo calentarse cuando la planta vuelva a su operación.

Se proporciona una mejora adicional en la eficiencia de energía comunicando el vapor desde las aberturas de salida del calentador más superior en cada apilamiento que forma cada torre hasta un termopermuta.dor . El termopermutador se embraga térmicamente para impartir el calor del vapor al agua que entra formando la neblina en cada calentador reduciendo así los requerimientos de energía para calentar el agua que entra antes de convertirla en neblina.

Opcionalmente, una porción del vapor que se eleva dentro de las cámaras circundantes apiladas de los calentadores modulares que forman cada torre puede dirigirse para accionar una turbina. Esta turbina se emplearía entonces para proporcionar corriente eléctrica para hacer funcionar o hacer funcionar parcialmente el elemento eléctrico de calentamiento. Si se dispone de un exceso de energía, puede venderse al operador de la parrilla o utilizarse localmente si el sistema se ubica en un área del mundo que carece de energía eléctrica.

El agua que sale del conducto central desde el termopermutador es excepcionalmente limpia y potable y puede entubarse desde el termopermutador hacia un tanque de almacenamiento. Consecuentemente la disminución en costos continúa durante la vida de la operación de plantas convencionales .

Consecuentemente, un beneficio principal que produce el dispositivo descrito y método es la muy pequeña cantidad de salmuera seca que se desecha más fácilmente que la salmuera convencionalmente anotada anteriormente que tiende a ser mayor en cantidad y de más alto contenido de agua. El dispositivo y método en la presente, forma un subproducto de salmuera sustancialmente del 2% del rendimiento total del liquido que entra al sistema. Esta producción mínima de subproductos generalmente disminuye los costos iniciales y a largo plazo anotados anteriormente para las plantas convencionales por la significativa reducción en los residuos de salmuera que deben bombearse o transportarse al océano o tierras de relleno.

Con respecto a la descripción anterior, debe entenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y a la colocación de los componentes en esta especificación o ilustrada en los dibujos que muestran el dispositivo y método de purificación de agua en la presente. El dispositivo y método descritos en la presente que proporcionan un nuevo aparato y método para la purificación de agua eficiente en energía es capaz de otras modalidades y de practicarse y levarse a cabo de diversas maneras que serán obvias para los expertos en la técnica al leer esta descripción. También debe entenderse que la fraseología y terminología empleadas en la presente son con el propósito de descripción y no deben interpretarse como limitantes.

Como tal, los expertos en la técnica apreciarán que la concepción en la cual se basa esta descripción puede utilizarse fácilmente como base para el diseño de otras estructuras, métodos y sistemas para llevar a cabo los diversos propósitos del presente dispositivo de purificación y desalinización de agua descrito.

Es importante, por consiguiente, que las reivindicaciones y descripción en la presente se interpreten incluyendo todas tales construcciones y metodologías equivalentes siempre que no se aparten del espíritu de la presente invención.

Un objetivo de esta invención es proporcionar un dispositivo y método de purificación de agua que sea de naturaleza modular y capaz de ensamblarse en . estructuras acoplables requeridas para la producción utilizando módulos y componentes estandarizados ensamblables .

Un objetivo adicional de esta invención es la provisión de un sistema y método de purificación de agua que sea altamente eficiente en energía que permita la purificación y desalinización utilizando un mínimo de energía y por consiguiente que minimice los costos de energía.

Un objetivo adicional de esta invención es la provisión de un dispositivo y método para purificacióOn y/o desalinización de agua que emplee componentes que sean de bajo mantenimiento y de fácil servicio por operadores que tienen una educación mínima.

Estos, junto con otros objetivos y ventajas que se vuelven subsecuentemente aparentes, residen en los detalles de construcción y operación como se describe en la presente habiéndose referido a los dibujos anexos que forman parte de la misma, en donde números similares se refieren a partes similares a través de los mismos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DE DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un agrupamiento de componentes de calentador modular operativamente embragados para formar una planta apilada de purificación y desalinización de agua.

La Figura 2 es una representación gráfica de una vista seccional de una torre única apilada de desalinización y purificación a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 1.

La Figura 3 representa una vista seccional a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 1, de una planta ensamblada para purificación y desalinización de agua.

La Figura 4 es una vista seccional de las cámaras de calentamiento apiladas que muestra los conductos de chimenea comunicantes de cada una y el alojamiento de salida de agua limpia en la parte superior de la cámara de calentamiento más elevada.

La Figura 5 representa una vista en perspectiva inferior de una cámara de calentamiento modular única que tiene una placa deslizante que forma una superficie inferior de la cámara.

La Figura 6 representa una vista en perspectiva superior de la parte superior de la Figura 5 en una cámara de calentamiento modular típica que muestra la pared lateral cilindrica que forma el interior de la cámara de calentamiento entre la placa deslizante embragada y la superficie superior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora con referencia a los dibujos, las Figuras 1 a 6 muestran componentes del dispositivo modular de purificación o desalinización de agua 10 individualmente y ensamblado de varios modos preferidos. Las partes similares se identifican por números de referencia similares que pueden encontrarse en uno o más de los dibujos.

El dispositivo 10 forma la planta de purificación de agua de la Figura 1 a través de la formación y conexión operativa de una pluralidad de torres 12 formadas cada una de una pluralidad de calentadores 14 apilados. Cada una de las torres 12 se construye de una pluralidad de calentadores 14 teniendo cada uno cámaras de calentamiento 16 centralmente colocadas. Las torres 12 en esta formación de configuración apilada, tienen una cámara circundante 18, colocada entre las paredes laterales 20 de cada cámara de calentamiento 16, y un armazón secundario 22 que forma la pared exterior del calentador 14. La cámara circundantSe 18 rodea por tanto la pared lateral 20 que define cada cámara de calentamiento 16 individual .

Esta configuración se prefiere particularmente porque produce un efecto de chimenea de flujo ascendente tanto del vapor súper calentado producido de cada una de las cámaras de calentamiento 16 como del calor empleado para crear el vapor en las cámaras de calentamiento 16 individuales y la cámara circundante 18 ubicada más abajo.

En el modo preferido del sistema, el vapor se produce por la aspersió9jn de una neblina 26 de agua de mar o de agua inicialmente filtrada para retirar los sólidos más grandes. El agua se precalienta sustancialmente de 98 a 100 grados centígrados en un termopermutador 30 y subsecuentemente se rocía en una neblina 26 preferentemente cónica proyectada descendentemente. La neblina 26, así inyectada en la cámara de calentamiento 16 precalentada , se convierte instantáneamente en vapor que después incrementa su temperatura a vapor súper calentado en la cámara de calentamiento 16 hasta una temperatura capaz de eliminar patógenos así como de remover la sal sustancialmente al entrar a la cámara 16.

El vapor súper calentado en cada cámara de calentamiento 16 apilada, se eleva y escapa a través de ranuras o aberturas 33 que se comunican a través de la porción superior de la pared lateral 20 adyacente a la superficie superior 34 de la cámara de calentamiento 16. Las aberturas 33 se comunican con la cámara circundante 18 colocada entre la pared lateral 20 que forma cada cámara de calentamiento 16 y un armazón secundario 22 que forma la pared exterior del calentador y que rodea la pared lateral 20 que define cada cámara de calentamiento 16 individual.

Como puede observarse en las Figuras 4 a 6, sobre el exterior de cada una de las paredes laterales 20 que forman la cámara de calentamiento 16 se coloca un elemento eléctrico de calentamiento 38. Dado que el vapor de las cámaras de calentamiento 16 colocadas más abajo se eleva continuament 6e a través de la cámara circundante 18 superior en la cual se encuentra colocado el elemento de calentamiento 32, el vapor que entra desde las aberturas 33 comunicándose con una cámara de calentamiento 16 colocada más abajo, proporciona un medio para precalentar las paredes laterales 20 de las cámaras de calentamiento 16 colocadas en la parte superior. Los elementos de calentamiento 38 se combinan con el vapor entrante para calentar las cámaras de calentamiento 16 individuales en la torre sustancialmente a aproximadamente 120 grados centígrados para permitir cualquier mínima pérdida de calor ocasionada por la neblina 26 entrante del agua precalentada .

Al apilar los calentadores 14 con sus cámaras de calentamiento 16 secuencialmente, además de calentar los calentadores superiores, el efecto de chimenea ocasiona que el vapor súper calentado producido por la pluralidad de cámaras de calentamiento 16 se eleve hacia un colector de vapor 31 colocado en el extremo más superior de la torre formada por los calentadores apilados 14. Se proporciona una ganancia en energía adicional por una economía de escala de múltiples torres operando al unísono de manera circular y embragas concurrentemente para calentar el termopermutador 30 ubicado centralmente.

El vapor creado por la neblina 26 proyectada descendentemente en cada cámara de calentamiento puede dirigirse hacia un componente de enfriamiento 57 que tiene un extremo distal generalmente en un área central de la cámara de calentamiento 16 del calentador 14. El enfriamiento se presenta cuando el vapor hace contacto con el componente de enfriamiento 57 como se muestra en la Figura 2, ocasionando que una porción del vapor se condense dentro de la cámara de calentamiento 16 que irradia calor concurrentemente como energía perdida. Esta condensación que libera calor proporciona medios para elevar la temperatura interna en la cámara de calentamiento 16 de cada calentador sustancialmente a 200 grados centígrados.

Los medios para monitorear la temperatura de la cámara de calentamiento 16 pueden proporcionarse por sensores electrónicos o mecánicos adaptados para monitorear la temperatura en cada una de las cámaras de calentamiento 16. En base a la temperatura en la cámara 16 impartida por el calor perdido de la condensación, el sensor ajustará la corriente hacia el elemento de calentamiento 38 para utilizar solamente la energía necesaria para alcanzar las temperaturas apropiadas dentro de la cámara a un nivel adaptado para convertir la neblina 26 en vapor súper calentado. El calor del vapor en elevación se recaptura entonces por las paredes laterales 20 de los calentadores 14 ubicados arriba reduciendo así en gran medida la energía eléctrica requerida por el sistema.

El agua que se inyecta en los calentadores 14 generalmente puede contener sal o partículas fluidizadas. Al cambiar a vapor, debido al patrón de aspersión designado, tendrán a formarse pocos residuos en las superficies de pared interior de las cámaras de calentamiento 16 de los calentadores .

Se proporcionan medios para retirar fácilmente tales residuos por la placa base 44 que forma el piso o superficie inferior de cada cámara de calentamiento 16 de cada calentador 14. Esta placa 44 se embraga en un embragado deslizable a través de una abertura 46 en la pared lateral 20 del calentador 14. El traslado de la placa 44 hacia el exterior del calentador 14 ocasiona que el borde de la abertura 46 actúe como un raspador para retirar todo sedimento y residuo en cada placa.

Este raspado combinado de las placas 44 proporciona un medio para retirar los residuos que caen hacia una tolva 48 o si las placas 44 se retiran sucesivamente desde el fondo ascendentemente hacia el sedimento caerán secuencialmente hacia la tolva 48 localizada en la parte inferior de la torre formada por el apilamiento de calentadores modulares 14 en donde pueden retirarse por medio de la tolva 48 o transportador posicionado o lo similar. El retiro de las placas 44 también permitirá que el personal entre a los calentadores 14 para dar mantenimiento a las superficies interiores .

Se proporciona una minimización adicional del mantenimiento, mediante la formación de la neblina 26 para proyectarla dentro de la cámara de calentamiento 16 de manera que no toque la pared lateral 20 antes de convertirse en vapor, se minimizan los residuos. Puede emplearse un alojamiento que rodea el aspersor de neblina para ayudar a la formación de esa neblina 26.

Puede emplearse un componente de enfriamiento 57 para ocasionar la condensación anotada anteriormente y la liberación de energía. Adicionalmente, también se minimiza el mantenimiento ubicando el elemento de calentamiento 38 dentro del pasaje circundante 18 que forma la chimenea. Esto elimina la exposición del elemento de calentamiento 38 a cualquier residuo que se deje en la cámara 16. Dado que el dispositivo descrito emplea un uso pionero del calor latente proveniente del vapor de condensación, el método para controlar la cantidad de vapor necesaria para condensarse para producir el efecto de transferencia de calor es variable. Por tanto, el componente de enfriamiento 57 en un modo preferido se construirá dentro del calentador 14 y se empleará de manera ajustable dependiendo de la cantidad de vapor necesaria para reducir la temperatura por debajo de 100 c. para efectuar el enfriamiento necesario para liberar el calor. El componente 57 puede tomar la forma de un tubo refrigerador 59 con una sonda detectora 61 en un extremo distal eléctricamente conectado a un control para que la refrigeración u otros medios inicien el enfriamiento del componente de enfriamiento 57. El tubo refrigerador 59 puede introducirse a la cámara 16 en un punto superior y correr parcialmente hacia el lado de la cámara 16, y después a una posición central como se representa en la figura 2.

El calentador de base o inferior 14 en cada uno de los calentadores modulares 14 apilados tendrá el espacio del pasaje circundante 18 lleno con un material aislante 50 tal como fibra de vidrio como se representa en la figura 4. Se proporciona una tapa para cubrir la parte superior del material aislante para evitar que el vapor o la humedad condensada de la chimenea 18 entre al aislamiento. La tapa también dirige toda la condensación que pueda recolectarse en el fondo de la chimenea 18 a través de las aberturas 32 del calentador inferior para su retiro como se describió previamente.

La construcción modular del dispositivo 10 proporciona una utilidad excepcional si el calentador 14 necesita repararse o reemplazarse. A diferencia de los sistemas convencionales de calentadores que generalmente necesitan apagarse durante semanas o más y repararse o reemplazarse laboriosamente, el dispositivo en la presente proporciona gran utilidad en su formación modular. En el caso de un mal funcionamiento del módulo de calentador, si el tiempo no lo permite, dado que todos los módulos de calentador 14 apilados comunican el vapor ascendentemente en el pasaje circundante 18, el calentador 14 dañado puede simplemente apagarse y el resto de los módulos de calentador funcionarán. Si el tiempo lo permite, el módulo de calentador dañado en cualquier apilamiento dado puede reemplazarse fácilmente con uno que funcione retirando el módulo de calentador dañado de su posición e insertando un módulo de calentador que funcione en su sitio.

Se proporciona una mejora adicional en la eficiencia de energía conduciendo el vapor desde las aberturas de salida 32 del calentador 14 más superior en cada apilamiento que forma cada torre hacia un termopermutador 30 embragado a una cámara de condensación 31.

El termopermutador se embraga térmicamente para impartir el calor proveniente del vapor hacia el agua entrante en los tubos 52 para formar la neblina 26 en cada calentador 14 reduciendo asi los requerimientos de energía para calentar el agua que entra antes de convertirla en neblina .

El agua que sale del conducto central proveniente del termopermutador 30 es excepcionalmente limpia y potable y puede entubarse desde el termopermutador hacia un tanque de almacenamiento. Adicionalmente, de acuerdo con el dispositivo 10 descrito, al emplear la ventilación 53 se proporciona permitir que cualquier químico orgánico presente, que hierve a una temperatura menor que el agua, y que se convierte en un gas dentro de la cámara de calentamiento, tal como el benceno, se ventile hacia la atmósfera o se capture por un dispositivo limpiador convencional requerido por muchas industrias químicas y similares. Esta acción evita que cualquier impureza se recolecte en el agua destilada o potable .

Aunque todas las características y rasgos fundamentales del sistema y método de purificación y desalinización de agua en la presente se han mostrado y descrito con referencia a las modalidades particulares del mismo, se pretende una extensión de modificaciones, diversos cambios y sustituciones en la descripción anterior y será aparente que, en algunos ejemplos, algunas características de la invención pueden emplearse sin el uso correspondiente de otras características sin apartarse del alcance de la invención como se establece. También debe entenderse que pueden efectuarse diversas sustituciones, modificaciones y variaciones por los expertos en la técnica sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Consecuentemente, todas tales modificaciones y variaciones y sustituciones, como ciertamente se presentarán a los expertos en la técnica al leer esta descripción, se incluyen dentro del alcance de la invención como se define por medio de las siguientes reivindicaciones .

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para purificación de agua que comprende : una pluralidad de calentadores en un apilamiento, definiendo dicho apilamiento sustancialmente una torre; teniendo dicha torre un primer extremo que puede colocarse arriba de una superficie de montaje y teniendo un extremo distal opuesto a dicho primer extremo; teniendo cada uno de dichos calentadores en dicho apilamiento una cámara de calentamiento definida por una pared lateral verticalmente dispuesta, una primera pared de extremo y una segunda pared de extremo situada en la parte superior de dicha primera pared de extremo; un armazón que rodea dicha pared lateral y que se extiende entre dicha primera pared de extremo y dicha segunda pared de extremo; un hueco que rodea sustancialmente dicha pared lateral entre dicho armazón y dicha pared lateral; primeras aberturas que se comunican entre dicha cámara de calentamiento y dicho hueco, estando colocadas dichas primeras aberturas, adyacentes a dicha segunda pared lateral; aberturas secundarias que se comunican a través de dicha segunda pared de extremo, proporcionando dichas aberturas secundarias la comunicación entre dichos huecos respectivos que rodean dichas cámaras de calentamiento respectivas de dichos calentadores en dicho apilamiento; un elemento de calentamiento colocado en dicho hueco adyacente a dicha pared lateral de cada uno de dichos calentadores en dicho apilamiento; medios para inyectar una neblina de agua en cada una de dichas cámaras de calentamiento; proporcionando dicho elemento de calentamiento un primer medio para calentar dicha cámara de calentamiento a una temperatura adaptada para la formación de vapor a partir de dicha neblina; proporcionando dicha formación de vapor medios para separar los sólidos disueltos de dicha agua; proporcionando la comunicación de dicho vapor a través de dichas primeras aberturas de dicha cámara de calentamiento hacia dicho hueco y hacia dicho extremo distal de dicha torre, medios secundarios para calentar dichas paredes laterales respectivas de dichos calentadores situados en la parte superior; medios para capturar dicho vapor que sales de dicho extremo distal; y medios para enfriar dicho vapor comunicado desde dichos medios para capturar dicho vapor para formar agua a partir del mismo.

2. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente : dichos medios para inyectar dicha neblina, configurados para formar dicha neblina en un patrón, estando dicho patrón dimensionado para evitar el contacto con dicha pared lateral; y proporcionando dicha acción evasiva medios para evitar la formación de un residuo de dichos sólidos disueltos sobre dicha pared lateral.

3. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: que dichos medios para enfriar dicho vapor es un termopermutador ; y proporcionando dicho termopermutador medios para precalentar dicha agua comunicada a dichos medios para inyectar dicha neblina de agua.

4. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente: que dichos medios para enfriar dicho vapor es un termopermutador; y proporcionando dicho termopermutador medios para precalentar dicha agua comunicada a dichos medios para inyectar dicha neblina de agua.

5. El aparato para purificación de agua - de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: que dicha segunda pared lateral de cada uno de dichos calentadores colocados más abajo en dicho apilamiento, también forme dicha primera pared de extremo de un calentador colocado arriba en dicho apilamiento; estando cada una de dichas segundas paredes de extremo embragada de manera deslizable a través de una abertura en dicha pared lateral y movible desde una posición embragada que separa dichas cámaras de calentamiento adyacentes, hasta una posición trasladada mediante lo cual se forma la comunicación entre dichas cámaras de calentamiento adyacentes; y el movimiento desde dicha posición embragada hacia dicha posición trasladada ocasionando el desprendimiento de los residuos de dichos sólidos disueltos en dicha segunda pared de extremo y la comunicación de dicho residuo hacia una de dichas cámaras de calentamiento respectivas de dicho calentador colocado más abajo, mediante lo cual dichos residuos provenientes de todas dichas cámaras de calentamiento respectivas en dicho apilamiento pueden comunicarse a un contenedor sobre dicha superficie de soporte mediante la colocación concurrente o secuencial de dichas paredes de extremo respectivas en dicha posición trasladada.

6. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente : que dicha segunda pared de extremo de cada uno de dichos calentadores colocados más abajo en dicho apilamiento, también forma dicha primera pared de extremo de un calentador colocado arriba en dicho apilamiento; estando cada una de dichas segundas paredes de extremo embragada de manera deslizable a través de una abertura en dicha pared lateral y movible desde una posición embragada, que separa dichas cámaras de calentamiento adyacentes, hasta una posición trasladada, mediante lo cual se forma la comunicación entre dichas cámaras de calentamiento adyacentes; y el movimiento desde dicha posición embragada hasta dicha posición trasladada ocasionando el desprendimiento de los residuos de dichos sólidos disueltos en dicha segunda pared de extremo y la comunicación de dichos residuos hacia una de dichas cámaras de calentamiento respectivas de dicho calentador colocado más abajo, mediante lo cual dichos residuos provenientes de todas dichas cámaras de calentamiento respectivas en dicho apilamiento pueden comunicarse a un contenedor sobre dicha superficie de soporte mediante la colocación concurrente o secuencial de dichas paredes de extremo respectivas en dicha posición trasladada.

7. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente : que dicha segunda pared de extremo de cada uno de dichos calentadores colocados más abajo en dicho apilamiento, también forme dicha primera pared de extremo de un calentador colocado arriba en dicho apilamiento; estando cada una de dichas segundas paredes de extremo embragada de manera deslizable a través de una abertura en dicha pared lateral y movible desde una posición embragada, que separa dichas cámaras de calentamiento adyacentes, hasta una posición trasladada, mediante lo cual se forma la comunicación entre dichas cámaras de calentamiento adyacentes; y el movimiento desde dicha posición embragada hasta dicha posición trasladada ocasionando el desprendimiento de los residuos de dichos sólidos disueltos en dicha segunda pared de extremo y la comunicación de dichos residuos hacia una de dichas cámaras de calentamiento respectivas de dicho calentador colocado más abajo, mediante lo cual dichos residuos provenientes de todas dichas cámaras de calentamiento respectivas en dicho apilamiento pueden comunicarse a un contenedor sobre dicha superficie de soporte mediante la colocación concurrente o secuencial de dichas paredes de extremo respectivas en dicha posición trasladada.

8. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente : que dicha segunda pared de extremo de cada uno de dichos calentadores colocados más abajo en dicho apilamiento, también forme dicha primera pared de extremo de un calentador colocado arriba en dicho apilamiento; estando cada una de dichas segundas paredes de extremo embragada de manera deslizable a través de una abertura en dicha pared lateral y movible desde una posición embragada, que separa dichas cámaras de calentamiento adyacentes, hasta una posición trasladada, mediante lo cual se forma la comunicación entre dichas cámaras de calentamiento adyacentes; y el movimiento desde dicha posición embragada hasta dicha posición trasladada ocasionando el desprendimiento de los residuos de dichos sólidos disueltos en dicha segunda pared de extremo y la comunicación de dichos residuos hacia una de dichas cámaras de calentamiento respectivas de dicho calentador colocado más abajo, mediante lo cual dichos residuos provenientes de todas dichas cámaras de calentamiento respectivas en dicho apilamiento pueden comunicarse a un contenedor sobre dicha superficie de soporte mediante la colocación concurrente o secuencial de dichas paredes de extremo respectivas en dicha posición trasladada.

9. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente : una pluralidad de dichas torres que rodean dicho termopermutador; comunicando cada una de dicha pluralidad dicho vapor a dicho termopermutador; y proporcionando dicho termopermutador dichos medios para calentar dicha agua comunicada a dichas cámaras de calentamiento de cada una de dicha pluralidad de torres, mediante lo cual se proporciona una eficiencia incrementada de energía mediante dicha pluralidad de torres que comunican cada una, dicho vapor a dicho termopermutador.

10. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente : . una pluralidad de dichas torres que rodean dicho termopermutador; comunicando cada una de dicha pluralidad dicho vapor a dicho termopermutador; y proporcionando dicho termopermutador dichos medios para calentar dicha agua comunicada a dichas cámaras de calentamiento de cada una de dicha pluralidad de torres, mediante lo cual se proporciona una eficiencia incrementada de energía mediante dicha pluralidad de torres que comunican cada una dicho vapor a dicho termopermutador.

11. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente: una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orgánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

12. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente : una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orgánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

13. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente: una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orgánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

14. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente: una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orgánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

15. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 9, que comprende adicionalmente: una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orqánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

16. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente : una ventilación que se comunica desde una superficie superior de dicho termopermutador; y proporcionando dicha ventilación medios para separar de dicho vapor los químicos orgánicos vaporizados presentes en dicho vapor.

17. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente: una sonda que se comunica a través de dicha pared lateral en un primer extremo y que se extiende hacia un extremo distal en una porción central de dicha cámara de calentamiento; estando dicha sonda embragada a un medio para regular la temperatura de sonda de dicha sonda; estando adaptada dicha temperatura de sonda para ocasionar que una porción de dicho vapor se condense dentro de dicha cámara de calentamiento; y proporcionando dicha porción así condensada un medio para liberar e irradiar el calor proveniente de dicho vapor hacia dicha pared lateral dentro de dicha cámara de calentamiento .

18. El aparato para purificación de agua de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente : una sonda que se comunica a través de dicha pared lateral en un primer extremo y que se extiende hacia un extremo distal en una porción central de dicha cámara de calentamiento; estando embragada dicha sonda a un medio para regular la temperatura de sonda de dicha sonda; estando adaptada dicha temperatura de sonda para ocasionar que una porción de dicho vapor se condense dentro de dicha cámara de calentamiento; y proporcionando dicha porción asi condensada un medio para liberar e irradiar el calor proveniente de dicho vapor hacia dicha pared lateral dentro de dicha cámara de calentamiento .

19. Un método para convertir el agua salobre o contaminada en agua potable empleando el aparato de la reivindicación 3, que comprende: emplear dicho elemento de calentamiento como dicho primer medio para calentar dicha cámara de calentamiento por una duración de tiempo adaptada para calentar dicha cámara de calentamiento a dicha temperatura adaptada para la formación de vapor a partir de dicha neblina; comunicar bajo presión dicha agua salobre o contaminada a un conducto'* que se comunica a través de dicha cámara de calentamiento y con cada uno de dichos medios para inyectar una neblina de agua en cada una de dichas cámaras de calentamiento; permitir que dicho vapor se forme en cada una de dichas cámaras de calentamiento y se eleve y se comunique a través de dichas primeras aberturas hacia dicho hueco; permitir que dicho vapor se eleve en dicho hueco y que salga en dicho extremo distal, y concurrentemente caliente cada una de dichas paredes laterales superiores respectivas entre su comunicación a través de dichas primeras aberturas y dicho extremo distal; comunicar dicho vapor desde dicho extremo distal a través de dicho termopermutador en donde se convierte en dicha agua potable; y capturar dicha agua potable que sale de dicho termopermutador.

20. Un método para convertir el agua salobre o contaminada en agua potable empleando el aparato de la reivindicación 4, que comprende: emplear dicho elemento de calentamiento como dicho primer medio para calentar dicha cámara de calentamiento por una duración de tiempo adaptada para calentar dicha cámara de calentamiento a dicha temperatura adaptada para la formación de vapor a partir de dicha neblina; comunicar bajo presión dicha agua salobre o contaminada a un conducto que se comunica a través de dicha cámara de calentamiento y con cada uno de dichos medios para inyectar una neblina de agua en cada una de dichas cámaras de calentamiento; permitir que dicho vapor se forme en cada una de dichas cámaras de calentamiento y se eleve y se comunique a través de dichas primeras aberturas hacia dicho hueco; permitir que dicho vapor se eleve en dicho hueco y que salga en dicho extremo distal, y concurrentemente caliente cada una de dichas paredes laterales superiores respectivas entre su comunicación a través de dichas primeras aberturas y dicho extremo distal; comunicar dicho vapor desde dicho extremo distal a través de dicho termopermutador en donde se convierte en dicha agua potable; y capturar dicha agua potable que sale de dicho termopermutador.